[发明专利]微波水热制备TiO2/BiVO4复合光催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种微波水热制备TiO₂/BiVO₄复合光催化剂的方法。

背景技术

BiVO₄以其特殊的物理和光学性能，逐渐被运用到可见光光催化领域，特别是光降解水方面，成为新型的可见光降解水材料，引起人们的广泛兴趣。然而，BiVO₄体内光激发生成的电子难以迁移，极易和空穴复合，使催化剂的光量子效率和可见光活性降低。

为了进一步提高BiVO₄的光催化效率，将两种不同禁带宽度的半导体复合，其互补性质能增强电荷分离，抑制电子-空穴的复合和扩展光致激发波长范围，从而显示了比单一半导体更好的稳定性和催化活性。本发明采用微波水热合成技术快速合成了TiO₂/BiVO₄复合光催化剂，目前尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波水热制备TiO₂/BiVO₄复合光催化剂的方法，该方法反应时间短，工艺流程简单，粒度分布均匀且能很好的改善纯相BiVO₄的光催化性能。

一种微波水热制备TiO₂/BiVO₄复合光催化剂的方法，包括以下步骤：

步骤1：将Bi(NO₃)₃·5H₂O和(NH₄)₂TiF₆溶解于20mL浓度为2～6mol/L的HNO₃溶液中，其中n_Bi∶n_Ti＝1∶0.1～0.8，在磁力搅拌器上搅拌配制成母盐溶液A；

步骤2：将NH₄VO₃溶解于20mL浓度为1～4mol/L的NaOH溶液中，其中n_Bi∶n_V＝1∶1在磁力搅拌器上搅拌配制成母盐溶液B；

步骤3：将步骤1得到的母盐溶液A和步骤2得到的母盐溶液B混合均匀，在磁力搅拌器上搅拌配制成前驱物溶液；

步骤4：将步骤3得到的前驱物溶液加入微波水热反应釜中，填充比为40～60％，然后将反应釜置于微波辅助水热合成仪中，设定反应温度为180～220℃，保温时间为60～120min；

步骤5：待反应完成后，冷却，取出反应釜中的黄色沉淀物，用去离子水洗涤至中性后，再用无水乙醇洗涤，最后在80℃下恒温干燥，得到粉体。

与现有技术相比，本发明方法至少具有以下优点：本发明方法反应时间短，工艺流程简单，粒度分布均匀且能很好的改善纯相BiVO₄的光催化性能。在TiO₂/BiVO₄中，由于Ti⁴⁺的离子半径较大，不易进入BiVO₄晶格内部，故TiO₂颗粒负载在BiVO₄表面，在表面形成一定数量的异质结。TiO₂可捕获BiVO₄导带上的激发电子，然后传递给溶解氧，而光生空穴则留在价带中，这样就有效抑制了光生载流子的复合，提高了光量子效率和催化活性。

附图说明

图1是本发明(NH₄)₂TiF₆掺杂量为20％时制备的TiO₂/BiVO₄复合光催化剂的XRD谱图；

图2是本发明(NH₄)₂TiF₆掺杂量为20％时制备的TiO₂/BiVO₄的EDS谱图；

图3是本发明(NH₄)₂TiF₆掺杂量为20％时制备的TiO₂/BiVO₄复合光催化剂的FE-SEM图片；

图4是本发明NH₄)₂TiF₆掺杂量为20％时制备的TiO₂/BiVO₄复合光催化剂和纯相BiVO₄降解罗丹明B的降解率-时间曲线。